CN108341662A - 一种低介电常数低损耗高频陶瓷基板材料的制备方法 - Google Patents
一种低介电常数低损耗高频陶瓷基板材料的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种低介电常数低损耗高频陶瓷基板材料的制备方法，包括如下步骤：根据比例配置好原料，然后加入酒精进行球磨混料；将球磨后的浆液放入烘箱中进行烘干；烘干研磨后的粉料加入固化剂继续进行研磨，充分混合并磨碎磨细，干压成型得到生坯；将生坯放入炉子里面烧结得到氧化铝陶瓷板材料。本发明加入钴元素来降低介电常数，制作工艺简单，成本低，操作周期短，无毒无害无污染，且制作出来的陶瓷电路板经过SEM测试，致密性能好，通过矢量网络分析仪测试介电性能和低损耗都能满足5G情况下的频率要求，是理想的高频电路板基板材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种低介电常数低损耗高频陶瓷基板材料的制备方法，属于高频电子陶瓷及其制备领域，特别涉及到当今5G技术的发展对电路基板高频性能和低损耗的要求。
背景技术
目前正在开发的5G技术是基于毫米波的，当电路的设计达到毫米波频段，预估和控制电路的损耗尤为重要。对于高频电路基板，损耗主要包括介质损耗、导体损耗、辐射损耗和泄露损耗几个部分，氧化铝陶瓷电路基板有很好的效果能降低损耗。低温烧结氧化铝陶瓷将大大降低高频电路板的成本。
氧化铝俗称刚玉，具有硬度大，因此制作出来的电路基板也具有硬度大的特点，氧化铝陶瓷的抗弯强度可以达到250Mpa，并且具有很好的高频性能。
目前市面上的高频陶瓷电路板价格比较昂贵，无法达到2020年5G技术普及的要求，因此急需一种成本低、性能好的高频电路基板，本发明希望能缓解这个问题。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种低介电常数低损耗高频陶瓷基板材料的制备方法，具有工艺简单、成本低、制作周期短等特点，制作的陶瓷电路板，经矢量网络分析仪测试，介电性能和低损耗都能满足5G情况下的频率要求。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种低介电常数低损耗高频陶瓷基板材料的制备方法，包括以下具体步骤：
S1配料：选用AR级的Al2O3、SiO2、CaO、CoO为原料进行配比混合；
S2混料：将配好的原料放进球磨罐，加入酒精进行球磨混料；
S3烘干：球磨后的浆料放进烘箱进行烘干，烘干后放到研钵中进行研磨粉碎；
S4成型：将研碎后的粉料加入粘结剂后，在研钵中继续充分研磨，将研磨好的粉体放进模具里面，然后用干粉压力机进行干压成型为圆片状坯体；
S5烧结：将压好的生坯放到炉子里进行预烧和烧结，得到氧化铝陶瓷电路基板材料成品。
进一步的，所述步骤S1中配料Al2O3的含量为95％-96％，SiO2的含量为0.6％-1.5％，CaO的含量为0.6％-1.5％，CoO的含量为0.5％-1.5％。
进一步的，所述步骤S2中放在无水乙醇中球磨的时间为4-6个小时，球磨速度为每分钟300-500转。
进一步的，所述步骤S3中烘箱里的温度为100-120度，保持没有灰尘落入样品，用研钵研磨粉碎的时间为10-30分钟。
进一步的，所述步骤S4中所加入的粘结剂为聚乙烯醇含量5％的溶液，且干压成型的压力为15-20Mpa，干压的时间为25-30分钟。
进一步的，所述步骤S5中预烧控制的温度参数如下：
①从室温升到200度，用时20-30分钟；
②从200度升温到400度，用时90-120分钟；
③从400度升温到600度，用时15-20分钟；
④在600度保温700-800分钟；
⑤从600度降到室温，用时500-600分钟；
下一步进行正式烧结，具体温度参数如下：
⑥从室温升到300度，用时20-30分钟；
⑦从300度升温到1400度，用时400-500分钟；
⑧从1400度升温到1600度，用时150-200分钟；
⑨在1600度保温400-500分钟；
⑩从1600度降到1400度，用时200-300分钟；
从1400度降到室温，用时500-600分钟。
有益效果：本发明提供的一种低介电常数低损耗高频陶瓷基板材料的制备方法，相对于现有技术，具有以下优点：(1)本发明加入钴元素来降低介电常数，制作工艺简单，成本低，操作周期短，重复性能好，适合量产；(2)无毒无害，不污染环境，无浪费；(3)制作出来的陶瓷电路板经过SEM测试，致密性能好，通过矢量网络分析仪测试介电性能和低损耗都能满足5G情况下的频率要求，是理想的高频电路板基板材料。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。
实施例1：一种低温烧结低介电常数低损耗高频陶瓷基板材料的制备方法
称取氧化铝的含量为9.6g，二氧化硅的含量为0.15g，氧化钙的含量为0.15g，氧化钴的含量为0.1g。总配料为10g，加入无水乙醇500g，然后放入球磨罐中，然后放入球磨机开始球磨，球磨的时间为5个小时，球磨速度为每分钟300转。球磨好的浆液放进烘箱进行烘干，然后把烘干好的原料放在研钵里面研磨，时间为15分钟，加入5％的PVA(聚乙烯醇)溶液两滴作为固化剂(粘结剂)，在研钵中继续充分研磨30分钟，然后放进干压机进行干压，干压时间为30分钟，压力18Mpa，取出后放进炉子进行预烧和烧结，最后得到成品。
预烧和烧结温度参数如下：
①从室温升到200度，用时20分钟；
②从200度升温到400度，用时120分钟；
③从400度升温到600度，用时15分钟；
④在600度保温700分钟；
⑤从600度降到室温，用时500分钟。
⑥从室温升到300度，用时20分钟；
⑦从300度升温到1400度，用时4000分钟；
⑧从1400度升温到1600度，用时150分钟；
⑨在1600度保温400分钟；
⑩从1600度降到1400度，用时200分钟；
从1400度降到室温，用时500分钟。
将得到的基板用矢量网络分析仪，用谐振腔方法测试其介电性能，得到实施例1方法得到的基板的介电常数为6.86，介电损耗正切值为0.00024。
实施例2：一种低温烧结低介电常数低损耗高频陶瓷基板材料的制备方法
称取氧化铝的含量为9.58g，二氧化硅的含量为0.14g，氧化钙的含量为0.15g，氧化钴的含量为0.13g。总配料为10g，加入无水乙醇500g，然后放入球磨罐中，然后放入球磨机开始球磨，球磨的时间为4个小时，球磨速度为每分钟300转。球磨好的浆液放进烘箱进行烘干，然后把烘干好的原料放在研钵里面研磨，时间为20分钟，加入5％的PVA溶液两滴作为固化剂，在研钵中继续充分研磨30分钟，然后放进干压机进行干压，时间为30分钟，压力18MPa，取出后放进炉子进行预烧和烧结，最后得到成品。
预烧和烧结温度参数如下：
①从室温升到200度，用时20分钟；
②从200度升温到400度，用时120分钟；
③从400度升温到600度，用时15分钟；
④在600度保温600分钟；
⑤从600度自然降到室温。
⑥从室温升到300度，用时20分钟；
⑦从300度升温到1400度，用时4000分钟；
⑧从1400度升温到1600度，用时150分钟；
⑨在1600度保温400分钟；
⑩从1600度降到1400度，用时200分钟；
从1400度自然降到室温。
将得到的基板用矢量网络分析仪，用谐振腔方法测试其介电性能，得到实施例2方法得到的基板的介电常数为6.75，介电损耗正切值为0.00029。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种低介电常数低损耗高频陶瓷基板材料的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
S1配料：选用AR级的Al2O3、SiO2、CaO、CoO为原料进行配比混合；
S2混料：将配好的原料放进球磨罐，加入酒精进行球磨混料；
S3烘干：球磨后的浆料放进烘箱进行烘干，烘干后放到研钵中进行研磨粉碎；
S4成型：将研碎后的粉料加入粘结剂后继续研磨，将研磨后的粉体进行干压成型为圆片状坯体；
S5烧结：将压好的生坯放到炉子里进行预烧和烧结，得到氧化铝陶瓷电路基板材料成品。
2.根据权利要求1所述的一种低介电常数低损耗高频陶瓷基板材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中配料Al2O3的含量为95％-96％，SiO2的含量为0.6％-1.5％，CaO的含量为0.6％-1.5％，CoO的含量为0.5％-1.5％。
3.根据权利要求1所述的一种低介电常数低损耗高频陶瓷基板材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中放在无水乙醇中球磨的时间为4-6个小时，球磨速度为每分钟300-500转。
4.根据权利要求1所述的一种低介电常数低损耗高频陶瓷基板材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中烘箱里的温度为100-120度，用研钵研磨粉碎的时间为10-30分钟。
5.根据权利要求1所述的一种低介电常数低损耗高频陶瓷基板材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中所加入的粘结剂为聚乙烯醇含量5％的溶液，且干压成型的压力为15-20Mpa，干压的时间为25-30分钟。
6.根据权利要求1所述的一种低介电常数低损耗高频陶瓷基板材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中预烧控制的温度参数如下：
①从室温升到200度，用时20-30分钟；
②从200度升温到400度，用时90-120分钟；
③从400度升温到600度，用时15-20分钟；
④在600度保温700-800分钟；
⑤从600度降到室温，用时500-600分钟；
下一步进行正式烧结，具体温度参数如下：
⑥从室温升到300度，用时20-30分钟；
⑦从300度升温到1400度，用时400-500分钟；
⑧从1400度升温到1600度，用时150-200分钟；
⑨在1600度保温400-500分钟；
⑩从1600度降到1400度，用时200-300分钟；
从1400度降到室温，用时500-600分钟。
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- 2018-04-17 CN CN201810340446.7A patent/CN108341662A/zh active Pending
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